DOI: https://doi.org/10.4108/ew.4146
تاريخ النشر: 2026-01-21
المؤلف: Faridul Islam وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة الطاقة المتجددة الهجينة
نظرة عامة
تبحث ورقة البحث في جدوى نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) المتصل بالشبكة للاستخدام السكني، وخاصة في رانجبور، بنغلاديش. تسلط الضوء على زيادة استهلاك الكهرباء في القطاع السكني، المدفوع بالتحديث، مما يزيد من الطلب على مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة. توضح الدراسة أن نظام PV يمكن أن يولد إنتاج طاقة سنوي فعال قدره 7031.3 كيلوواط ساعة، مع 5517.1 كيلوواط ساعة يتم تزويدها للشبكة و1295.2 كيلوواط ساعة تلبي احتياجات الأسرة من الطاقة. تم الإبلاغ عن كفاءة العاكس بنسبة 81.9%، مما يدل على أداء قوي على الرغم من التغيرات الموسمية في الإشعاع الشمسي.
تستخدم التحليل برنامج PVsyst لتحسين تصميم محطة الطاقة الشمسية بقدرة 5 كيلوواط، مع الأخذ في الاعتبار الظروف الجوية المحلية والعوامل الجغرافية. تشير النتائج إلى أن المنطقة مناسبة لتركيب أنظمة PV المتصلة بالشبكة، مع توصيات للبحث المستقبلي للتركيز على دمج أنظمة تتبع متقدمة وحلول تخزين الطاقة، مثل البطاريات، لتعزيز موثوقية وكفاءة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي استكشاف الأنظمة الهجينة التي تجمع بين الطاقة الشمسية ومصادر متجددة أخرى، مثل الرياح، إلى تحسين استدامة وموثوقية إمدادات الطاقة السكنية. كما يتم التأكيد على أهمية المراقبة المستمرة والتعديلات بناءً على بيانات الأداء طويلة الأجل لتقليل الخسائر المحتملة ودعم اعتماد أوسع لتكنولوجيا PV في البيئات السكنية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على زيادة الطلبات العالمية على الطاقة المدفوعة بالتحديث، مما يبرز أهمية كل من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة. من بين الخيارات المتجددة، تبرز الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) كأكثر الحلول قابلية للتطبيق في بنغلاديش بسبب وفرة الإشعاع الشمسي، والتقدم التكنولوجي، وانخفاض التكاليف. تناقش الورقة أهمية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصلة بالشبكة في تعزيز ممارسات الطاقة المستدامة، وتعزيز أمن الطاقة، والمساهمة في الحفاظ على البيئة. على الرغم من الظروف المناخية الملائمة، هناك نقص ملحوظ في الدراسات الكمية التي تركز على تحسين تصميمات PV المتصلة بالشبكة للاستخدام السكني في بنغلاديش، وخاصة في مدينة رانجبور.
تهدف الورقة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال تقديم تصميم لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة مصمم للتطبيقات السكنية في رانجبور، مدعومًا بمحاكاة تقنية. توضح المنهجية، بما في ذلك خصائص الموقع وبرامج المحاكاة، وتتوقع مناقشة مقاييس الأداء وإنتاج الطاقة في الأقسام اللاحقة. من المتوقع أن تظهر النتائج كل من الفوائد والتحديات المرتبطة بتنفيذ مثل هذه الأنظمة، مما يسهم في النقاش حول توليد الطاقة المستدامة في بنغلاديش.
مناقشة
تناقش الدراسة تصميم وتقييم أداء نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) المتصل بالشبكة المصمم لتلبية احتياجات الطاقة السكنية في مدينة رانجبور، بنغلاديش. تستخدم الدراسة منهجية شاملة تشمل خصائص الموقع، وتوجيه الألواح الشمسية، وتحليل استهلاك الطاقة، باستخدام أداة محاكاة PVsyst لتقييم جدوى النظام. تم تحسين النظام المقترح، بقدرة 5 كيلوواط، للظروف الشمسية المحلية، محققًا متوسط إشعاع شمسي سنوي قدره 4.12 كيلوواط ساعة/م²/يوم، مع ذروة الإشعاع في مارس وأبريل. تم توجيه وحدات PV بزاوية ثابتة قدرها 26 درجة نحو الجنوب، مما يزيد من التقاط الطاقة.
تكشف المقاييس الرئيسية للأداء أن نظام PV يولد حوالي 7031.3 كيلوواط ساعة من الطاقة الفعالة سنويًا، مع 1295.2 كيلوواط ساعة تلبي مباشرة استهلاك الأسرة والباقي يتم تغذيته إلى الشبكة. يتم حساب نسبة الأداء (PR) بنسبة 81.9%، مما يدل على كفاءة تحويل الطاقة على الرغم من الخسائر المختلفة، بما في ذلك خسائر الحرارة وعدم التطابق. تبرز الدراسة أهمية تحسين تصميم النظام وتقترح تحسينات مستقبلية مثل دمج أنظمة التتبع وحلول تخزين الطاقة لتحسين موثوقية وكفاءة الطاقة في التطبيقات السكنية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن مدينة رانجبور هي موقع مناسب لأنظمة PV المتصلة بالشبكة، مع إمكانية الاعتماد الأوسع من خلال المراقبة المستمرة للأداء وتعديلات النظام.
DOI: https://doi.org/10.4108/ew.4146
Publication Date: 2026-01-21
Author(s): Faridul Islam et al.
Primary Topic: Hybrid Renewable Energy Systems
Overview
The research paper investigates the feasibility of a grid-connected solar photovoltaic (PV) system for residential use, particularly in Rangpur, Bangladesh. It highlights the increasing electricity consumption in the residential sector, driven by modernization, which intensifies the demand on both renewable and non-renewable energy sources. The study demonstrates that the PV system can generate an effective annual energy output of 7031.3 kWh, with 5517.1 kWh supplied to the grid and 1295.2 kWh meeting the household’s energy needs. The inverter efficiency is reported at 81.9%, indicating a robust performance despite seasonal variations in solar irradiance.
The analysis employs PVsyst software to optimize the design of the 5 kWp PV plant, taking into account local meteorological conditions and geographical factors. The findings suggest that the region is suitable for grid-connected PV installations, with recommendations for future research to focus on integrating advanced tracking systems and energy storage solutions, such as batteries, to enhance energy reliability and efficiency. Additionally, exploring hybrid systems that combine solar with other renewable sources, like wind, could further improve the sustainability and reliability of residential energy supply. Continuous monitoring and adjustments based on long-term performance data are also emphasized to mitigate potential losses and support broader adoption of PV technology in residential settings.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the increasing global energy demands driven by modernization, emphasizing the importance of both renewable and non-renewable energy sources. Among renewable options, solar photovoltaic (PV) energy stands out as the most viable solution for Bangladesh due to its abundant solar irradiance, technological advancements, and declining costs. The paper discusses the significance of grid-connected solar PV systems in promoting sustainable energy practices, enhancing energy security, and contributing to environmental conservation. Despite favorable climatic conditions, there is a noted scarcity of quantitative studies focused on optimizing grid-connected PV designs for residential use in Bangladesh, particularly in Rangpur city.
The paper aims to address this gap by presenting a design for a grid-connected solar energy system tailored for residential applications in Rangpur, supported by technical simulations. It outlines the methodology, including site characteristics and simulation software, and anticipates discussing the performance metrics and energy output in subsequent sections. The findings are expected to demonstrate both the benefits and challenges of implementing such systems, ultimately contributing to the discourse on sustainable energy generation in Bangladesh.
Discussion
The research discusses the design and performance evaluation of a grid-connected photovoltaic (PV) system tailored for residential energy needs in Rangpur City, Bangladesh. The study employs a comprehensive methodology that includes site characteristics, solar panel orientation, and energy consumption analysis, utilizing the PVsyst simulation tool to assess the system’s viability. The proposed system, with a capacity of 5 kWp, is optimized for local solar conditions, achieving an annual average solar radiation of 4.12 kWh/m²/day, with peak irradiance in March and April. The PV modules are oriented at a fixed tilt of 26 degrees towards the south, maximizing energy capture.
Key performance metrics reveal that the PV system generates approximately 7031.3 kWh of effective energy annually, with 1295.2 kWh directly meeting household consumption and the remainder fed into the grid. The performance ratio (PR) is calculated at 81.9%, indicating efficient energy conversion despite various losses, including temperature and mismatch losses. The study highlights the importance of optimizing system design and suggests future enhancements such as integrating tracking systems and energy storage solutions to further improve energy reliability and efficiency in residential applications. Overall, the findings suggest that Rangpur City is a suitable location for grid-connected PV systems, with potential for broader adoption through ongoing performance monitoring and system adjustments.